鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1038次 | 2020年02月21日
安全or續(xù)航里程 動(dòng)力鋰電池廠家終極選擇題
電動(dòng)汽車的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。
但無(wú)法令人滿意的續(xù)航里程,仍是電動(dòng)汽車快速發(fā)展的最大障礙之一。
我國(guó)在《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中提出目標(biāo),2020年動(dòng)力鋰電池能量密度達(dá)到300Wh/kg,2025年400Wh/kg,2030年500Wh/kg。在工信部頒布的《我國(guó)制造2025》中,又將這一目標(biāo)提高到了2025年400Wh/kg,2030年500Wh/kg。
然而,現(xiàn)有的材料體系與技術(shù),恐怕無(wú)法滿足人們關(guān)于高續(xù)航里程、高能量密度的殷切期望了。
鋰離子電池業(yè)界普遍認(rèn)為,當(dāng)前最高續(xù)航里程的三元鋰離子電池技術(shù)路線,其比能量密度上限是350Wh/kg。當(dāng)前各國(guó)都把賭注押在高鎳三元+硅碳負(fù)極材料上,但即使松下21700圓柱電池做到了鎳鈷鋁之比達(dá)到0.9:0.5:0.5的變態(tài)極限,單體電芯的比能量最高才做到300Wh/kg。
而隨著能量密度的不斷提升,鋰離子電池的安全隱患也隨之而來(lái),各種類型電動(dòng)汽車起火爆炸的事故屢見(jiàn)不鮮。
事故頻發(fā)
四月二十一日晚,在上海一所小區(qū)地下車庫(kù)內(nèi),一輛特斯拉ModelS突然冒出白煙并起火,隨即引燃車庫(kù)內(nèi)數(shù)輛汽車。
于是,代表全球電動(dòng)汽車最高水準(zhǔn)的特斯拉,其事故率同樣也是最高的。初步統(tǒng)計(jì),在全球范圍特斯拉S/X系列電動(dòng)汽車已經(jīng)發(fā)生接近或超過(guò)50起,包括行駛、碰撞和充電導(dǎo)致的燃燒、自燃及爆炸事故。
代表我國(guó)電動(dòng)汽車最高水準(zhǔn)(至少在價(jià)格上)的蔚來(lái)同樣不甘示弱。第二天,四月二十二日中午,在西安蔚來(lái)官方授權(quán)服務(wù)中心,一輛蔚來(lái)ES8在維修時(shí)起火。雖然沒(méi)引燃其它車輛,但自身算是燒毀了。
蔚來(lái)當(dāng)時(shí)正在維修,起火也許有其他原因。但特斯拉當(dāng)時(shí)并沒(méi)有在充電,車上也沒(méi)有任何危險(xiǎn)易燃品,車主平時(shí)也不抽煙。上海特斯拉爆燃事故的車主表示,這輛爆燃的特斯拉,2016年剛剛購(gòu)入,總里程才6萬(wàn)多,維修不超過(guò)10次,多數(shù)是輪胎問(wèn)題。
做為全球電動(dòng)汽車第一品牌的特斯拉,仍無(wú)法確保安全,無(wú)故發(fā)生火災(zāi),更遑論其他車商。
更郁悶的是,事故發(fā)生后,特斯拉車主打電話給保險(xiǎn)公司,但保險(xiǎn)公司表示不予理賠,車主說(shuō):我是第一時(shí)間打電話給我的保險(xiǎn)公司,他們是直截了當(dāng)?shù)木芙^,說(shuō)這個(gè)應(yīng)該是不賠。
雖然從絕對(duì)數(shù)量上來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車自燃的事故數(shù)量絕對(duì)是沒(méi)有燃油車自燃的數(shù)量高,但是從整體概率來(lái)講,目前電動(dòng)汽車的自燃概率是高于燃油車的。
值得注意的是,特斯拉和蔚來(lái)在動(dòng)力鋰電池的使用上有一個(gè)共同點(diǎn),就是都選用的續(xù)航里程較高的三元鋰離子電池。
當(dāng)前,大多數(shù)品牌的電動(dòng)汽車都出現(xiàn)過(guò)自燃情況,尤其使用三元鋰離子電池的汽車廠商。
安全第一
過(guò)去幾年來(lái),三元鋰離子電池因其高能量密度、行駛里程遠(yuǎn)等特性,在動(dòng)力鋰電池江湖中傲視群雄,市場(chǎng)份額節(jié)節(jié)攀升。
2019年一季度,國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量約12.31GWh,同比增長(zhǎng)182.6%。三元電池裝機(jī)量9.21GWh,占比達(dá)74.8%,較上年同期增長(zhǎng)了近10個(gè)百分點(diǎn)。
三元鋰離子電池,一般是指采用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2,NCM)或鎳鈷鋁(NCA)三元正極材料的鋰離子電池,把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進(jìn)行不同的調(diào)整,所以稱之為三元。
在當(dāng)前市場(chǎng)上,已經(jīng)形成了以提高能量密度為首要指標(biāo)的慣性思維,鎳鈷錳的比例在不斷提高,從333、523、622到811。連國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池巨頭比亞迪也在順應(yīng)市場(chǎng),生生把傳統(tǒng)磷酸鐵鋰技術(shù)路線,轉(zhuǎn)移到三元鋰離子電池上來(lái)。
然而,雖然動(dòng)力鋰電池的能量密度在不斷提高,但危險(xiǎn)性也在不斷新增。
我國(guó)工程院院士楊裕生曾發(fā)表了一篇署名文章,旗幟鮮明的反對(duì)大力發(fā)展三元鋰離子電池,應(yīng)重視磷酸鐵鋰離子電池發(fā)展。
楊裕生表示,電池充放電時(shí),會(huì)生成熱量,達(dá)到一定溫度時(shí),正極上的氧化劑與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),大量的化學(xué)反應(yīng)熱會(huì)造成熱失控,從而產(chǎn)生大量氣體,導(dǎo)致氣壓升高、電池破裂,繼而出現(xiàn)車輛燃燒、爆炸情況。
使用熱失控溫度越低的正極材料,電池的安全性越差。三元鋰離子電池?zé)崾Э販囟炔蛔?00℃,尤其是三元材料在達(dá)到一定溫度時(shí)還會(huì)分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧,即使在沒(méi)有鋰離子電池廠家外界氧氣供應(yīng)的情況下,電池內(nèi)部就完整地具備燃燒三要素。這也是三元鋰離子電池起火后,火勢(shì)蔓延迅速且難以撲滅的原因。
而磷酸鐵鋰離子電池里的氧能被牢固地束縛在磷酸根中,很難成為助燃劑,磷酸鐵鋰離子電池的熱失控溫度要高得多,其安全性高得多。楊裕生說(shuō):從過(guò)去發(fā)生燃燒的電動(dòng)汽車案例來(lái),三元電池的占比最大。在同樣鋰離子電池條件下,三元電池要比磷酸鐵鋰離子電池危險(xiǎn)的多。
發(fā)展電動(dòng)汽車,安全應(yīng)該是首先要被解決的問(wèn)題。過(guò)度追求高能量密度、高續(xù)航里程、高科技含量,卻無(wú)法解決自燃問(wèn)題,這樣的汽車生產(chǎn)商勢(shì)必不會(huì)長(zhǎng)久。
遠(yuǎn)景集團(tuán)首席執(zhí)行官?gòu)埨妆硎?,隨著電動(dòng)汽車的數(shù)量迅速增長(zhǎng),動(dòng)力鋰電池安全的問(wèn)題會(huì)愈加突出,這個(gè)灰犀牛就在我們的眼前,影響我們每個(gè)人,每個(gè)家庭,包括孩子和大人。假如有地下車庫(kù)中有一輛電動(dòng)汽車著火,整個(gè)地下車庫(kù)都可能進(jìn)入到不可控制的狀態(tài)。
正如楊院士所說(shuō),電動(dòng)汽車的重要矛盾是安全性和續(xù)航里程的對(duì)立。安全性是重要的,續(xù)航里程是次要的,鋰離子電池不可顛倒。任何事物都要分清它的重要矛盾,假如把重要矛盾和次要矛盾搞錯(cuò)了,最后就要走彎鉅大鋰電路。
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